[发明专利]复杂空间节点装配算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑用的复杂空间节点装配算法。 

背景技术

空间节点是大跨度钢结构建筑中常用组件，起到固定钢梁接头位置，承载重量的作用。由于现有的建筑物趋于复杂，所以根据不同的位置，连接在每个空间节点上的钢梁接头位置及角度都不禁相同，因此给组装带来了不便。现有的组装方法是以空间节点底座为基准，通过添加各种基准板经过复杂的物理计算，以及实际形态上的变化最终定位出钢梁接头的位置，将其安装在节点底座上。这种方法极为复杂，首先要将钢梁接头的位置反向计算得到各个基准面以及基准板的位置，然后在通过基准板实际安装，对基准板的安装要求极高，由于需要多块基准板组合使用，最终得到的位置误差较大；而且，由于每根钢梁接头的角度、位置都不同，所以无法重复使用，每一根钢梁接头安装过程都是一个复杂的过程，大大延长了空间节点的装配时间。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种使用方便，适用于任意数量接头的空间节点，自动化程度高，使用方便的复杂空间节点装配算法。 

为了达到上述目的，本发明所设计的复杂空间节点装配算法，包括使用空间节点安装设备，所述的空间节点安装设备包括机架，机架上设有底座固定器和钢梁接头固定器，且两者之间以底座固定器的中心做相对转动，所述的钢梁接头固定器设有五个自由度驱动装置；对应空间节点安装设备设置全局坐标系0-XYZ，所述的五个自由度驱动装置分别为X轴水平位移驱动、Y轴水平位移驱动，Z轴上下位移驱动、X轴旋转驱动和Y轴旋转驱动；然后通过三维软件设计空间节点，并将空间节点建模完成，然后按以下步骤计算： 

a)设定O₁-X₁Y₁Z₁为1号局部坐标系，原点O₁在空间节点中心，代表底座固定器自转运动机构；O₂-X₂Y₂Z₂为2号局部坐标系，控制X轴、Y轴、Z轴直线运动机构；O₃-X₃Y₃Z₃为3号局部坐标系，控制X轴旋转运动机构；O₄-X₄Y₄Z₄为4 号局部坐标系，控制Y轴旋转运动机构； 

b)进行坐标转换，由4号局部坐标系绕Y₄旋转β及沿Y₄平移a距离转换到3号局部坐标系；再经过3号局部坐标系绕X₃旋转α及沿X₃平移b距离、沿Y₃平移c距离、沿Z₃平移d距离转换到2号局部坐标系；由2号局部坐标系分别沿X₂、Y₂、Z₂平移e、f、g距离转换到全局坐标系下，同时1号局部坐标系通过绕Z₁旋转θ及沿Z₁方向平移h转换到全局坐标系下；空间节点上底面到下底面之间的距离为H，空间节点上底面中心到下底面中心的连线与Z轴之间的夹角为γ； 

c)设空间转换求解值： 

X轴旋转量α、Y轴旋转量β、Z轴旋转量θ、X轴水平方向平移量δsx、Y轴水平方向平移量δsy、Z轴竖直方向平移量δsz； 

d)设空间节点有n个钢梁接头，n≥2 

e)由三维设计得到参数，取n-1号钢梁接头截面任意两点：[X_n-1，1Y_n-1，1Z_n-1，1]，[X_n-1，2Y_n-1，2Z_n-1，2]；取n号钢梁接头截面任意两点：[X_n，1Y_n，1Z_n，1]，[X_n，2Y_n，2Z_n，2]；